重力勘探及其应用
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1 重力勘探概述重力勘探是测量与围岩有密度差异的地质体在其周围引起的重力异常,为确定这些地质体存在的空间位置、大小和形状,从而对工作地区的地质构造和矿产分布情况作出[1]判断的一种地球物理勘探方法。
2 构造特征区内主体构造格架最终形成于燕山期。
本区处于山西板内造山带晋西北板拗之偏关—五寨块坪北西部和华北北缘活动带和林格尔—丰镇板隆之右玉块凹。
五台运动的结果使五台超群及其以前的地层发生了强烈褶皱,最终形成了以北东东向为主的大型复式褶皱;吕梁运动的结果是对五台超群进行了强烈地改造,该区趋于相对稳定,曾大面积隆起并遭受剥蚀,因而缺失长城系、蓟县系、青白口系及震旦系等层位。
直至寒武纪,区内开始缓慢下沉,相继接受了寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系和三叠系的沉积。
从中生代持续至今的断块坳隆、挤压推覆、拉张裂陷造成的地貌变迁和断裂的分布,不仅决定了中生代以来各地层单元的分布,也决定了前中生代所有地层的分布格局。
3 工作成果对取得的布格重力异常进行200×200m的网格化,编制:了该地区15万布格重力异常图(见图1)、重力水平方向导数模平面图(见图2)。
3.1 勘查区重力场特征综观布格重力异常图,总体格局为“北低南高”,勘查区北部右卫镇—右玉县一带表现为明显的重力低,异常走向为北西向,异常北东侧未封闭,延伸出区外。
该异常区周围界限部位均为高梯度的梯级带,西侧边界最大梯级带-52可达5.06×10m/s/k m,南侧边界最大梯级带可达-524.21×10m/s/km。
该大范围重力低异常主要为低密度地层(第四系、新近系、白垩系)和变质花岗岩类结晶基底的综合反映。
勘查区南部滴水沿一带表现为相对重力高。
主要反映盖层西北薄东南厚,结晶基底西北浅南东深。
3.2 断裂构造的推断解释为了更加深入地了解判断右玉盆地的边缘和盆地内部构造形态,求取斜导数及总水平方向导数模、Theta图法纪归一化Theta图垂向导数、归一化总水平导数垂向导数、归一化标准差、欧拉反褶积等,这里仅利用总水平方向导数模(见图2)进行分析。
重力勘探在石油勘探中的应用重力勘探是一种重要的地球物理勘探方法,它在石油勘探中发挥着重要的作用。
通过测量地球重力场的变化,可以揭示地下构造、岩性、储层性质等信息,为石油勘探和开发提供重要的参考。
本文将探讨重力勘探在石油勘探中的应用。
一、重力勘探原理重力勘探利用地球重力场的变化来推断地下的构造和岩石性质。
地球重力场是指地球表面上任意一点的重力加速度大小和方向。
地表下的不同密度分布会引起地球重力场的变化,从而反映出地下的构造。
重力勘探的关键是通过测量地球重力场的变化来推断地下构造。
在重力勘探中,测量的基本单位是重力加速度的变化量,通常以重力异常值表示。
地下不同密度的岩石会引起重力异常,密度越大的岩石引起的重力异常越大。
二、重力勘探在石油勘探中的应用1. 揭示油气圈闭重力勘探可以揭示油气圈闭的存在和分布情况。
油气圈闭是指地下成藏岩石中形成的油气聚集空间,是石油勘探的关键目标。
由于油气圈闭的密度通常较低,所以在地球重力场中会引起重力异常。
通过重力勘探可以识别出油气圈闭的位置和形态,为油气勘探提供重要线索。
2. 确定构造形态重力勘探可以帮助准确揭示地下的构造形态,包括断层、隆起、坳陷等。
地下构造形态与油气的分布关系密切,通过重力勘探可以分析不同构造形态下的油气聚集规律。
例如,在坳陷区域往往会形成有利的油气聚集条件,重力勘探可以帮助确定坳陷的边界和内部构造。
3. 识别储层性质重力勘探可以帮助识别地下储层的性质,包括厚度、密度和孔隙度等。
储层是油气聚集的重要储存空间,了解储层的性质对勘探和开发具有重要意义。
通过重力勘探可以推断出储层的厚度、密度和孔隙度,为储层评价和开发提供重要依据。
4. 辅助勘探决策重力勘探可以为勘探决策提供重要的辅助信息。
通过分析重力异常的分布规律,可以评价勘探的前景和风险,判断勘探区域的可行性。
重力勘探还可以为选择钻井点位和确定钻探方案提供参考,提高勘探效率和成功率。
三、重力勘探的局限性及发展趋势尽管重力勘探在石油勘探中具有重要的应用价值,但也存在一定的局限性。
重力勘探在地球内部结构研究中的应用地球内部结构的研究对于地质学和地球科学的发展具有重要意义。
随着科学技术的不断进步,越来越多的方法和技术被应用于地球内部的探索。
其中,重力勘探作为一种非常有用的地球物理方法,在地球内部结构研究中具备独特的优势。
本文将介绍重力勘探在地球内部结构研究中的应用,并探讨其在这一领域的意义和进展。
一、重力勘探简介重力勘探是一种通过测量重力场变化来研究地球内部结构和地质构造的方法。
它基于牛顿万有引力定律,通过测量地球上不同位置的重力加速度差异,得到地下不同密度体的分布情况。
重力勘探在地质勘探、地球科学研究和资源勘探等领域有广泛应用,其中在地球内部结构研究中具有独特优势。
二、地球内部结构研究中的应用1. 密度分布测定重力勘探可以通过测量地球上不同位置的重力加速度差异,推断地下岩石的密度分布情况。
岩石的密度与其成分和物性有关,通过重力勘探可以初步确定地球内部的密度分布情况,为揭示地球内部结构提供重要线索。
2. 地壳厚度测量地球的地壳是地球内部结构的重要组成部分,重力勘探可通过测量地球上不同位置的重力加速度变化来确定地壳的厚度分布。
地下地壳的密度变化会引起地表重力场的变化,通过重力勘探可以推断地壳的厚度,从而加深对地球内部结构的认识。
3. 地幔和核的研究通过重力勘探可以探测到地球内部不同密度层之间的界面,从而揭示地球内部的结构特征。
在地幔和核的研究中,重力勘探可以提供关于地下界面和物质分界面的信息,帮助科学家了解地球深部的构造和成分。
4. 地质构造分析重力勘探在地球内部结构研究中还可以用于地质构造的分析。
不同地质构造单元的密度差异会导致地表重力场的变化,通过重力勘探可以研究和解释不同地质构造单元的空间分布和相互关系,进一步揭示地球内部结构的演化历史。
三、重力勘探在地球内部结构研究中的意义和进展重力勘探在地球内部结构研究中具备独特的优势和意义。
首先,重力勘探不依赖于地下介质的电性和磁性,因此能够研究不同介质的密度分布和结构特征。
地球物理勘探在地热勘查中的应用分析地球物理勘探是以物理方法探测地下物质分布与性质的一种方法。
地球物理勘探在地热勘查中广泛应用,可以探测地质结构、岩石性质和流体分布,为地热资源的开发提供了关键的技术支持。
一、地球物理勘探方法1、地震勘探地震勘探是通过人工或天然产生的震动在不同深度处的反射或折射来获取地下信息。
地震勘探可以确定地下岩层厚度、岩石性质、孔隙度、介质饱和度等参数。
2、重力勘探重力勘探是基于地球的引力场不均匀性原理,利用重力计测量地球引力场在不同位置的变化,进而推断地下物质的密度、厚度和形态。
3、电磁法勘探电磁法勘探是利用电磁场在不同介质中的传播速度与方向差异来推测地下岩石的性质、含水情况、空隙率等参数。
常用的电磁法勘探方法包括磁法、电法和电磁法等。
地热勘探是利用地热能源的物理特性,如温度、温度梯度、热导率等参数来推断地下岩石热传输性质,反映地下地热组成、分布等情况。
地震勘探是获取地下地质结构、岩石性质和流体分布信息的重要手段。
在地热勘查中,地震勘探可以用于探测地下岩层结构、岩性、厚度等参数,通过地下地震波速度与频率的变化来推测地下岩层的性质及成因,从而判断地热资源的质量与分布。
重力勘探利用重力场的不均匀性推断地下岩石的密度、厚度和形态,可以为寻找地热地区提供宝贵的信息。
在地热勘查中,重力勘探可以用于判断地下水体的分布、深度和厚度,同时结合地震勘探结果,对地下热源的类型、规模及分布范围等进行研究。
电磁法勘探可以根据地下岩石的电性质来推测地下介质的分布情况,其中磁法常用于检测矿床、电法常用于检测地下水等。
在地热勘查中,电磁法可以用于探测地下含水层的覆盖情况、地下流体的分布等,为地热发电提供可靠的数据支撑。
地热勘探可以通过检测地下温度、温度梯度、热流密度等参数来推测地下热源的类型、规模及分布范围等。
在地热勘查中,地热勘探可以用于确定地热能够利用的区域范围、估算地热资源量及储量等数据。
三、总结地球物理勘探在地热勘查中的应用,可以获取地下物质的分布、性质及规模等信息,为开发利用地热资源提供了基础数据与理论支持。
重力勘探在石油勘探中的运用提纲:1. 重力勘探的原理和方法;2. 重力勘探在石油勘探中的应用;3. 重力勘探在石油勘探中的优点和局限;4. 重力勘探技术的发展趋势;5. 重力勘探案例分析。
一、重力勘探的原理和方法重力勘探利用地球引力场的变化来探测地下物质的情况。
地球引力场是由地球质量分布产生的,地球上的岩石和矿物对引力场的影响程度不同,导致显著的局部变化。
重力勘探通过测量这些变化来确定地下物质的存在和分布。
重力勘探的基本方法是通过对地面上点的引力场的测量,将地面上的引力场变化转化为地下物质的分布情况。
常用的测量方法有钻孔测重法、基准重力点测量法和飞机等载重力测量法等。
二、重力勘探在石油勘探中的应用重力勘探在石油勘探中的应用主要是针对地下的盆地结构和沉积物特征进行探测。
盆地结构是地质构造的一个重要部分,对于石油勘探来说,盆地结构的认识和探测是非常关键的。
重力勘探可以通过测定地表重力场的变化来了解盆地结构的形态和分布。
同时,沉积物的特征也可以通过重力勘探来进行探测,例如沉积物的密度和厚度等。
三、重力勘探在石油勘探中的优点和局限重力勘探在石油勘探中的优点是可以较好地反映地下物质的分布情况,对于盆地结构和沉积物特征等方面提供了帮助,能够为石油勘探提供较好的技术支持。
但其局限在于无法提供区域内具体物质的种类和特征信息,且对于特定地质条件下不同的矿物和岩石反应也存在差异性。
四、重力勘探技术的发展趋势随着科技不断发展,重力勘探技术也有了较大的发展。
未来重力勘探技术的发展趋势是:一是在高精度和高分辨率方面的提升;二是将重力勘探技术和其它地球物理勘探技术整合起来,形成多参数综合成像技术,提高地下物质分布信息的准确性和可靠性;三是结合人工智能技术,提高勘探的效率和准确性。
五、重力勘探案例分析1.内蒙古某油田重力勘探:该油田位于塔里木盆地东北缘,是一个含气藏的油气田,该区域地质复杂,为引力异常区,利用重力勘探技术可以较好地反映出地下气藏的分布情况,为该油田的开采提供了科学依据。
重力勘探在某一带地质勘查中的应用摘要:根据以往地质资料成果,围绕勘查区内圈定的磁异常及新发现矿(化)点开展铁多金属矿找矿工作,进行重力测量,建立重力异常特征与成矿地质环境、矿(带)体间的相互关系。
了解工作区的重力场分布特征,圈定了布格重力异常区及重力变化梯级带,以取得找矿突破。
关键词:布格重力异常磁异常梯度带1 矿区地质概况1.1地层、火成岩、构造⑴工作区位于恰普河金铜铁多金属成矿远景区,工区隶属于塔里木-南疆地层大区、中天山-马鬃山地层分区之伊宁地层小区。
工区出露地层为下石炭统大哈拉军山组。
下石炭统大哈拉军组为一套中-基性海相火山喷发-沉积岩建造,为矿区的含矿地层。
地层走向近东西,岩性以基性-中性及酸性火山岩为主,按其岩性特征由上至下可分为两个岩性阶段,大哈拉军山组第一段(C1d1):分布于工作区北部,主要岩性有玄武质安山岩、辉石安山岩、安山质火山角砾岩、晶屑岩屑凝灰岩。
该岩性段分布有高磁异常,火山岩相也略具环状分布特征。
大哈拉军山组第二段(C1d2):岩性为一套紫色、紫红色安山岩、英安岩、流纹岩,多为火山喷发后期中酸性岩浆侵出相产物,均呈小型岩丘状产出,颜色多为深肉红色。
由西往东,韵律具由辉石安山岩、玄武安山岩、安山质熔岩、英安岩、凝灰岩组成。
工区以早期火山喷发-沉积旋回最为重要,该旋回火山岩含有磁铁矿,表现为高磁异常,目前还未发现较好的铁矿化蚀变。
⑵区内西南部出露一套次火山岩相玄武安山玢岩,呈岩珠状产出。
在工区南部玄武安山岩中出露少量肉红色花岗闪长斑岩,脉长40 m,宽20 m。
⑶工区构造以断裂为主,由于第四系覆盖可识别出三条断层。
F1断裂:分布于区内中部,该断层呈北西南东走向,长约 1.5 km,北东倾,产状35°∠70°。
断层经过处岩石具碎裂岩化、泥化、褐铁矿化;F2 断裂:分布于区内北西部。
该断层北西走向,长约0.2km,北东倾,产状75°∠65°。
重力勘探名词解释1. 什么是重力勘探?重力勘探是一种地球物理勘探技术,通过测量地球表面上的重力场变化来研究地下的物质分布和结构。
重力场是由于地球质量分布不均匀而引起的,因此通过测量不同位置上的重力加速度变化可以推断出地下的密度分布情况。
2. 为什么要进行重力勘探?进行重力勘探可以帮助我们了解地下的岩石、矿产资源和构造特征等信息,对于石油、天然气、矿产资源等的勘探与开发具有重要意义。
此外,重力勘探还可以应用于地质灾害预测、环境监测和工程建设等领域。
3. 重力勘探常用的仪器设备3.1 重力计重力计是用来测量地球表面上某一点上的重力加速度的仪器。
常见的重力计有绝对式和相对式两种类型。
•绝对式重力计:通过比较被测点与参考点之间的绝对差异来得到精确的重力值。
常见的绝对式重力计有拉卡斯特式重力计和绝对重力仪等。
•相对式重力计:通过比较不同位置上的重力加速度差异来测量相对重力变化。
常见的相对式重力计有斯普林格式重力计和落体仪等。
3.2 野外测量设备在进行野外勘探时,除了使用重力计外,还需要配备一些辅助设备:•全站仪:用于测量勘探点的空间坐标,提供精确的位置信息。
•GPS定位系统:用于确定勘探点的地理坐标,提供全球定位服务。
•数据记录器:用于记录测量数据,如重力值、时间、位置等。
4. 重力勘探数据处理与解释在进行重力勘探后,需要对采集到的数据进行处理与解释,以获取地下结构和物质分布信息。
4.1 数据处理•数据去噪:由于外界因素干扰和仪器误差等原因,采集到的数据可能存在噪音。
需要通过滤波等方法去除噪音,保留有效信号。
•数据纠正:由于地球自转、离心力和海洋潮汐等因素的影响,采集到的重力数据可能存在一些系统性误差。
需要进行纠正,以得到准确的重力场数据。
4.2 数据解释•建立模型:根据采集到的重力数据,可以建立地下密度模型。
通过对模型进行分析和解释,可以推断出地下岩石、矿产资源等的分布情况。
•地质解释:根据地下密度模型和其他地质信息,可以进行地质解释。
重力与磁力勘探技术在矿产资源评估中的应用近年来,随着科学技术的快速发展,勘探技术在矿产资源评估中扮演着越来越重要的角色。
在这些勘探技术中,重力和磁力勘探技术因其在矿产资源评估中的广泛应用而备受关注。
本文将详细介绍重力与磁力勘探技术在矿产资源评估中的应用。
一、重力勘探技术在矿产资源评估中的应用重力勘探技术是利用地球重力场探测地下物质分布的一种方法。
其原理是根据物体的质量差异对重力场产生微弱影响的特性。
在矿产资源评估中,重力勘探技术常用于矿床的测量和勘探。
通过测量地表和地下不同位置的重力值,可以获得地下物体的质量分布情况,从而推断出矿床的位置和规模。
重力勘探技术在矿产资源评估中的应用主要有以下几个方面:1. 矿床探测:重力勘探技术可以帮助确定矿床的位置和规模。
通过测量不同位置的重力值,可以获取地下物质的质量分布情况,从而判断矿床的存在与否以及其规模大小。
2. 寻找矿体边界:矿体的边界是勘探工作中的重要信息。
重力勘探技术可以提供关于不同地下物质界面之间的重力异常数据,通过分析这些数据可以确定矿体的边界位置。
这对于矿产资源的评估和开采具有重要意义。
3. 研究地质结构:矿产资源的形成与地质结构息息相关。
重力勘探技术可以探测地下岩层的密度变化,从而了解地质结构的分布情况,为矿产资源评估提供有力的依据。
二、磁力勘探技术在矿产资源评估中的应用磁力勘探技术是利用地球磁场探测地下物质分布的一种方法。
地球磁场在地球表面产生微弱的磁场变化,通过测量这些变化可以获得地下物质的分布情况。
在矿产资源评估中,磁力勘探技术常用于寻找磁性物质和矿床的勘探。
磁力勘探技术在矿产资源评估中的应用主要有以下几个方面:1. 磁性物质寻找:磁力勘探技术可以探测地下磁性物质的分布情况。
通过测量地表和地下不同位置的磁场强度,可以获取磁性物质的分布特征,从而寻找磁性矿床或矿体。
2. 矿床勘探:磁性矿床是矿产资源中的重要类型之一。
磁力勘探技术可以帮助确定磁性矿床的位置和规模。
重力勘探在地质构造研究中的应用地质构造研究是地球科学领域的重要研究方向之一,而重力勘探作为一种非常有效的地球物理勘探手段,被广泛运用于地质构造研究中。
本文将介绍重力勘探在地质构造研究中的应用,并重点讨论其原理和方法。
一、重力勘探原理重力勘探是利用地球引力场的变化来推断地下构造和密度分布的一种方法。
根据牛顿引力定律,两个物体间的引力与它们的质量成正比,与它们之间的距离的平方成反比。
地球的密度是不均匀分布的,不同密度的岩石和矿石会对重力场产生微小的扰动。
通过测量地球引力场的变化,可以推断地下构造和岩石密度的分布情况。
二、重力勘探方法重力勘探主要通过测量地表上某一固定点的重力值来研究地下结构。
常见的重力测量仪器是重力仪,它可以测量地表上某一点的重力值,并将其转化为数字信号进行记录。
重力异常是指真实重力场与基准重力场之间的差异,通过分析重力异常的空间分布特征,可以推断地下构造的变化。
三、1. 地壳运动研究地壳运动是指地壳的变形与演化过程,在地质构造研究中具有重要意义。
重力测量可以提供地壳变形的定量信息,通过长期连续的重力观测,可以监测地壳垂直变形的趋势。
通过分析重力场的变化,可以揭示地震活动、火山活动等地质构造运动的特征和规律。
2. 岩石构造研究不同岩石的密度各异,而重力测量可以提供岩石密度的信息。
通过测量岩石的重力异常,可以推断不同岩石体之间的界面位置和形态,进而揭示出地下岩石的空间分布和变形。
这对地质学家探索岩石成因、岩浆作用等问题具有重要帮助。
3. 地质构造探测地质构造是地球上各类地质现象的总称,包括褶皱、断层、断裂等。
重力勘探可以通过测量重力场的异常变化,探测地下的褶皱、断层等构造的存在和分布。
通过与其他地球物理测量数据相结合,可以更全面地研究地质构造现象及其对应的地质事件。
四、重力勘探的局限性和挑战虽然重力勘探在地质构造研究中具有广泛的应用前景,但也存在一些局限性和挑战。
首先,重力测量所得的数据具有一定的噪声和误差,需要进行数据处理和校正,以提高数据的准确性。
重力勘探及其应用涂承林区域重力调查方法技术中心目录序言:第一章重力勘探的基础理论一、地球的重力场二、正常重力场与重力异常三、岩(矿)石密度第二章重力仪一、概述二、石英弹簧重力仪三、金属弹簧重力仪第三章重力勘探的工作方法一、工作设计主要内容和技术要求二、重力资料的整理三、重力异常图第四章重力异常的数据处理一、引起异常的主要原因二、数据处理三、区域异常和局部异常的划分方法四、重力异常的解释延拓五、重力异常的二阶导数第五章重力异常的正反演问题一、基本概念二、规则形体异常的正反演问题三、任意形体异常的正反演问题四、选择法解反演问题五、密度界面的正反演问题第六章重力勘探的应用一、基础地球物理调查—区域重力调查(一)概况(二)成果(三)应用二、重力勘探在油气勘查中的应用三、重力勘探在煤田中的应用四、重力勘探在其他地质勘探方面的应用五、我国重力勘探工作概况序言 (1)第一章重力勘探的基础理论 (1)一、地球的重力场 (1)二、正常重力场和重力异常 (3)三、岩石和矿石的密度 (5)第二章重力仪 (6)一、概述 (6)二、石英弹簧重力仪 (7)三、金属弹簧重力仪 (7)第三章重力勘探的工作方法 (8)一、工作设计的主要内容和技术要求 (8)二、重力资料的整理 (10)三、重力异常图 (12)第四章重力异常的数据处理 (13)一、引起异常的主要原因 (13)二、数据处理 (15)三、区域异常和局部异常的划分方法 (16)四、重力异常的解析延拓 (18)五、重力异常的导数 (19)第五章重力异常的地质解释及应用 (19)一、重力异常解释的基本概念 (20)二、重力异常解释基本方法和步骤 (20)三、重力勘探的应用 (21)四、重力勘探在其他地质勘探方面的应用 (22)五、我国重力勘探工作概况 (23)序言重力勘探是地球物理勘探方法之一。
是研究地球表面及其周围空间重力变化的物理现象。
地表及其周围空间重力变化原因之一是由于地球内部各种岩石密度的不同而引起的,而岩石密度不均匀往往与地下地质构造、矿产分布等地质原因有关。
由于某种地质原因或矿产赋存而引起的重力变化称重力异常,这种情况下的重力场称为重力异常场。
研究重力异常的变化特征,从而得到地下地质构造、岩石分布和矿产赋存的地球物理信息,就是重力勘探的实质和任务。
重力勘探在研究深部构造、进行地质构造分区,圈定盆地,岩浆岩体(隐伏),勘查石油、天然气,圈定煤系地层分布范围、寻找含水地层等工作中发挥了它应有作用。
第一章重力勘探的基础理论一、地球的重力场1、重力的概念重力是最常见的地球物理现象之一。
当地球表面及其周围空间存在有质量的物体时,就要受到地球质量对他的引力作用,同时还受到地球自转而产生的惯性离心力的作用,这两种力的合力就是物体所受的重力。
如下图所示。
图中F表示地球的引力,C表示离心力,P表示重力,则有 P=F+C地球空间到处存在着重力作用,因此这个空间就存在重力场。
显然,它是引力场和离心力场的叠加。
物体所受的重力作用,不仅与物体在重力场中的位置有关,而且与物体的质量大小有关。
当物体受重力作用而自由降落时,将产生重力加速度g,根据牛顿第二定律,它与作用在质量m的物体上的重力p有如下关系:p=mg用m除上式两边,得p/m=g按照场强定义,单位质量所受的重力就是重力场强度( p/m )。
可见重力场强度和重力加速度,虽然它的物理概念不同,但其数值和量纲完全相同,而且方向一致。
因此,在重利勘探中常用“重力”二字代表重力加速度或重力场强度。
在以后的讨论中,对两者不再区别。
所谓重力测量,就是测量重力加速度或者重力场强度。
在国际单位制中,重力加速度的单位为米/秒2,以它的十万分之一为通用重力单位即10-5m/s 2(毫伽)1Gal=100mgl=10000μgl=10-2m/s 22、重力场地球的重力场包括引力场和离心力场1)引力场宇宙中任何物体之间都存在万有引力作用,引力大小是根据牛顿万有引力定律计算的。
由于引力场是一个矢量场,所以采用直角坐标系,这样任何矢量的大小和方向都可用它的三个坐标轴上的投影来表示。
坐标系原点位于地球中心,Z 轴与地球自转轴重合,X ,Y 在赤道平面内(下图)设dm 为地球内部的某一质量单元,其坐标为(ξ,η,ζ )A 为地球外部的某一点,其坐标为(x,y,z )。
A 点到dm 的距离222)()()(ζηξ-+-+-=z y x r则质量单元dm 对A 点处单位质量的引力为2r dm G F = 式中G 为万有引力常数,等于6.67×10-11m 3/(kg.s 2)。
F 方向是由A 点指向质量元dm 。
2)离心力场地球为一个自旋的天体,设自旋速度矢量为ω,设地表任一点A (x,y,z )到地球自转轴的距离为L ,则A 点单位质量所受到的离心力为C=ω2L实际离心力的计算公式为C=ω2Rcos φ地球自转角速度ω=2π/86164s ,φ为地球的纬度,地球半径R=6376公里,将上值代入公式,可得C=3.39×10-3cos φ(×10-5m/s 2)从公式可知离心力是规则变化,赤道最大,两极为零(约为地球引力的1/288)。
二、正常重力场和重力异常1、正常重力场和正常重力公式由于地球表面形状和内部密度分布十分复杂,不可能精确地计算出地球表面的重力值,而只能用其他方法获得近似值。
由于地球总是处于流体平衡状态,它的大地水准面与某一旋转椭球面十分接近,所以可用一个理想椭球面作为大地水准面的形状,并且假定地球内部的密度分布是均匀的或者成层均匀分布,并且各层界面都是共焦点的旋转椭球面,这样就可以根据地球的大小、质量、扁度、自转角速度计算出大地水准面上不同位置的重力值。
这种从理论上计算出来的重力值称正常重力值。
表示重力场数学解析式称为正常重力公式。
目前常用的正常重力公式有(1)1901—1909年赫尔默特正常重力公式)/10)(2sin 0000075.0sin 005302.01(97803025220s m g -⨯-+=ϕϕ(2)卡西尼公式(1930年))/10)(2sin 0000059.0sin 0052884.01(97804925220s m g -⨯-+=ϕϕ(3)1979年国际地球物理及大地测量学会确定推荐的国际正常重力公式)/10)(2sin 0000075.0sin 0053024.01(7.97803225220s m g -⨯-+=ϕϕ由此可见,正常重力场是一个规则的力场,正常重力值与纬度有关。
2、重力异常1)引起地表重力变化的因素地表的重力值是随着地点和时间不同而变化的。
根据地表重力变化来进行地质构造和进行矿产勘查是重力勘探的基本内容。
但是地表重力变化原因取决于好多因素,主要是:(1)地球自转,产生的离心力随纬度变化;(2)观测点高度不同引起的重力变化;(3)观测点周围地形的起伏引起重力的变化;(4)地球的潮汐,引起重力随时间的变化;(5)地球内部物质密度分布不均匀,引起的重力变化。
上述五种因素中,最后一个因素所引起的重力变化才是有意义的。
因为物质密度分布不均匀往往和各种地质构造、矿产分布有密切关系。
我们通常把引起重力变化称为重力异常,它又分为绝对重力异常和相对重力异常。
2)绝对重力异常重力测量分为绝对重力测量和相对重力测量。
绝对重力测量是指测量重力的全值,称为绝对重力值。
相对重力测量是指测量各点与某一基准点(重力起算点)之间的重力差值,称为相对重力值。
正常重力公式计算的是海拔高度为零的海平面(大地水准面)上的重力值,而实际重力测量工作是在地表上进行的,两者数值并不一致。
其原因在上面已经讲过了,为了更直观地说明二者区别,我们以图示来说明如图:上图表述了将重力测点h为高度,a为测点,ρ为密度,a′为海平面上点,a换算到海平面a′上的各项改正,即地形改正、高度改正、中间层改正。
绝对重力异常为大地水准面上的重力值与正常重力值之差,它已消除了上述三种因素的影响。
3)相对重力异常在解决某些地质问题时,例如圈定油气、煤盆地或寻找地质构造等,往往不需要进行绝对重力测量而是选择一个重力基准点作为测区的重力起算点。
基准点所在的平面称为基准面,把该点重力观测的根据作为正常重力场数据。
各个测点的重力观测数据进行地形,中间层和高度改正后,减去基准点的重力值,得到的结果就是相对于基准点的重力异常,称为相对重力异常。
3、重力随时间的变化由于地面上的物体要受到其它天体(主要是太阳和月球)的引力作用,加之地球的公转与自转,地面各点与日、月相对位置随时间变化而发生变化,这就引起了引力的周期性变化,这种引力变化还可引起海洋潮汐和固体潮(所谓固体潮就是固体地球发生周期性的起伏变化,即弹性形变),使大地水准面发生位移,这种位移造成了重力周期性变化。
这两种变化的总和称为重力日变。
其变化最大值仅0.2-0.3×10-5m/s2。
通常在重力仪混合改正中基本被消除了。
三、岩石和矿石的密度各种岩(矿)石的密度差异是引起重力异常的必要条件,因此岩(矿)石的密度参数是重力勘探中非常重要的物性参数。
它是部署重力勘探工作的前提,也是对重力异常进行地质解释的基本依据。
大量测定结果和研究表明,岩(矿)石密度大小有以下规律:1)沉积岩沉积岩密度一般比岩浆岩、变质岩低。
沉积岩本身密度变化范围大,其密度值主要取决于岩石的孔隙度。
随着孔隙度的增加,岩石密度减少。
从岩性看,白云岩、石灰岩密度最大,其次是页岩、砂岩、粘土(见表)。
同一种岩石也与其地质年代和埋深有密切关系,一般说年代越老,埋藏越深,孔隙度越小,密度就越大。
2)岩浆岩其密度主要取决于物质成分。
由酸性岩到基性岩,超基性岩随着铁镁矿石含量的增加,岩石密度也越来越大。
火山岩,尤其是熔岩,密度较低,而侵入岩密度较高。
3)变质岩其密度主要取决于岩石的物质成分,岩石密度与原岩有关。
由于变质作用,使岩石以更改密的形式再结晶,因此密度往往随变质程度增加增加而增加,一般比原生岩石的密度要高。
4)石油、煤、盐等非金属矿物石油、煤、盐等非金属矿物的密度一般低于围岩密度,而金属矿物的密度则比较高。
表:岩(矿)石密度值表第二章重力仪一、概述用于测量某点绝对重力值的仪器称为绝对重力仪。
用来测量两点间重力差值的仪器称为相对重力仪。
绝对重力测量通常是利用振摆的自由摆动或自由落体的降落运动来计算重力加速度。
绝对重力仪制造复杂,精度要求高,故而设备笨重,一般500kg左右,观测时间一般1—2天,仪器安装及观测条件要求较高,所以只能在少量点上进行。
我国于1979年试制成功绝对重力仪,精度为1~2×10-8m/s2,接近世界先进水平。
大量的重力测量工作是相对重力测量,这种测量的仪器要求重量轻,体积小,精度高,便于野外工作。